專利名稱：前后車架主動可調(diào)的被動搖臂式菱形月球車移動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及到行走裝置的設(shè)計領(lǐng)域，特指一種前后車架主動可調(diào)的被動搖臂式 菱形月球車移動系統(tǒng)，可適用于惡劣環(huán)境下的無人探測和礦石采集領(lǐng)域。
技術(shù)背景對于月面環(huán)境來說，月球車要求適應(yīng)不熟悉的地貌和多灰層、微重力等獨特的月球 表面行駛環(huán)境以及實現(xiàn)地月轉(zhuǎn)移，這對車輛的輕量化和行駛性能有著特殊的要求。從目 前國內(nèi)研究月球車情況看，大家認(rèn)為傳統(tǒng)的兩軸四輪機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊、耗能低、負(fù)載 能力大、姿態(tài)調(diào)整方便的優(yōu)點，缺點是車體的穩(wěn)定性較差，爬坡和越障能力不強(qiáng)；六輪 機(jī)構(gòu)由于具有三軸特性，越野性和穩(wěn)定性較強(qiáng)的優(yōu)點，缺點是難以實現(xiàn)輕量化，重力在 各車輪上的分配不均勻，不能充分發(fā)揮電機(jī)的效率?？紤]到月球上特殊的工況，人們普 遍認(rèn)為輪式月球車中六輪是最優(yōu)的，而傳統(tǒng)的四輪車盡管比六輪結(jié)構(gòu)更簡單、可靠，但 由于不具備好的越野性而不在選擇范圍之內(nèi)。若要發(fā)揮四輪車的結(jié)構(gòu)簡單易于輕量化和 可靠性強(qiáng)的優(yōu)勢，又要使其擁有優(yōu)越的越野性能，就必須通過新概念的創(chuàng)新設(shè)計提高其 越野性等行駛性能。 發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明要解決的問題就在于本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu) 簡單緊湊、地形適應(yīng)能力強(qiáng)、車體姿態(tài)平穩(wěn)、可靠性高、高輕量化的前后車架主動可調(diào) 的被動搖臂式菱形月球車移動系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的解決方案為 一種前后車架主動可調(diào)的被動搖 臂式菱形月球車移動系統(tǒng)，其特征在于它包括可轉(zhuǎn)動的車架以及安裝于車架上菱形布 置的前輪、后輪、左輪和右輪，所述前輪和后輪分別通過前懸架系統(tǒng)和后懸架系統(tǒng)固定 于車架上，左輪和右輪分別通過左懸架系統(tǒng)和右懸架系統(tǒng)固定于車架上，所述前懸架系 統(tǒng)和后懸架系統(tǒng)均由連接機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)組成，所述車架包括安裝有前輪的前車架和安 裝有后輪的后車架，后車架的一端設(shè)有轉(zhuǎn)軸，后車架通過轉(zhuǎn)軸與前車架鉸接，所述轉(zhuǎn)軸 與電機(jī)相連。所述前車架上設(shè)有軸承座，后車架的轉(zhuǎn)軸一端裝設(shè)有限位塊并通過軸承與軸承座定位，電機(jī)安裝于另一端軸承座上，電機(jī)輸出端與轉(zhuǎn)軸固連。所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向電機(jī)，轉(zhuǎn)向電機(jī)固定于轉(zhuǎn)向電機(jī)套筒內(nèi)，轉(zhuǎn)向電機(jī)的輸出軸 通過鍵與連接臂上端相接，轉(zhuǎn)向力矩通過連接臂輸送到前輪或后輪上。所述連接機(jī)構(gòu)包括軸承座、角接觸軸承以及連接臂，轉(zhuǎn)向電機(jī)套筒與連接機(jī)構(gòu)的軸 承座相連，角接觸軸承安裝在軸承座內(nèi)，其外圈分別通過軸承座和轉(zhuǎn)向電機(jī)套筒定位， 內(nèi)圈中安裝連接臂，所述連接臂通過其自身的凸臺和鎖緊螺帽與角接觸軸承內(nèi)圈相連， 連接臂與前輪或后輪相連。所述前輪或后輪的接地點與轉(zhuǎn)向電機(jī)輸出軸的軸心延長線不相交。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點就在于1、 本發(fā)明前后車架主動可調(diào)的被動搖臂式菱形月球車移動系統(tǒng)的"三軸"確保良 好的越野性能和移動穩(wěn)定性；"四輪"確保高程度的輕量化。2、 、本發(fā)明前后車架主動可調(diào)的被動搖臂式菱形月球車移動系統(tǒng)能耗低，控制簡單， 驅(qū)動和轉(zhuǎn)向的可靠性更高。3、 本發(fā)明前后車架主動可調(diào)的被動搖臂式菱形月球車移動系統(tǒng)，在越障時可通過前 后車架的轉(zhuǎn)軸處的電機(jī)的輸出，輔助前輪以向上的動力，對其越障高度有顯著提高；4、 、本發(fā)明前后車架主動可調(diào)的被動搖臂式菱形月球車移動系統(tǒng)采用菱形底盤結(jié)構(gòu)， 在同樣的轉(zhuǎn)向角度下，通過前后輪聯(lián)動轉(zhuǎn)向，可以顯著減小月球車的轉(zhuǎn)向半徑，提高月 球車的轉(zhuǎn)向靈活性。同時還可以實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向，能夠?qū)崿F(xiàn)隨時避障，顯著提高月球車的 適應(yīng)性。5、 本發(fā)明前后車架主動可調(diào)的被動搖臂式菱形月球車移動系統(tǒng)具有路面自適應(yīng)性， 尤其是月球坑和爬坡的接地性更好；6、 本發(fā)明前后車架主動可調(diào)的被動搖臂式菱形月球車移動系統(tǒng)通過前輪或后輪的轉(zhuǎn) 向可實現(xiàn)重心左右相對偏移，使得具有在坡面行駛或路面坍塌時的四轍穩(wěn)定性。


圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明車架側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明中前懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖例說明1、前輪 2、后輪3、左輪4、右輪5、前懸架系統(tǒng)6、后懸架系統(tǒng)7、左懸架系統(tǒng)8、右懸架系統(tǒng)9、車架10、轉(zhuǎn)向電機(jī)11、前車架12、后車架13、轉(zhuǎn)軸14、限位軸承座15、限位塊16、轉(zhuǎn)向電機(jī)套筒17、軸承座18、鎖緊螺帽19、角接觸軸承20、連接臂21、電機(jī)具體實施方式
以下將結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖l、圖2、圖3和圖4所示，本發(fā)明的前后車架主動可調(diào)的被動搖臂式菱形月球 車移動系統(tǒng)，它包括可轉(zhuǎn)動的車架9以及安裝于車架9上菱形布置的前輪1、后輪2、左 輪3和右輪4，前輪1和后輪2分別通過前懸架系統(tǒng)5和后懸架系統(tǒng)6固定于車架9上， 左輪3和右輪4分別通過左懸架系統(tǒng)7和右懸架系統(tǒng)9固定于車架9上，前懸架系統(tǒng)5 和后懸架系統(tǒng)6均由連接機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)組成，左懸架系統(tǒng)7和右懸架系統(tǒng)8只作連接 機(jī)構(gòu)。車架9由前車架11、后車架12、轉(zhuǎn)軸13、限位軸承座14、限位塊15、電機(jī)21 組成。后車架12跟轉(zhuǎn)軸13通過螺栓固連，限位限位軸承座14跟前車架11通過螺栓固 連，限位塊15跟轉(zhuǎn)軸13兩端固連，轉(zhuǎn)軸13通過軸承與限位軸承座14定位，后車架12 可以通過轉(zhuǎn)軸13繞前車架11相對轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動角度范圍由限位塊15和限位軸承座14之 間的空隙決定。電機(jī)21跟一端限位軸承座14固聯(lián)，其輸出軸跟轉(zhuǎn)軸13固聯(lián)。前后懸架 的連接機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)向電機(jī)套筒16、軸承座17、鎖緊螺帽18、角接觸軸承19、連接臂20組 成，其中轉(zhuǎn)向電機(jī)套筒16通過螺栓跟車架9固連，軸承座17通過螺釘跟轉(zhuǎn)向電機(jī)套筒 16固連，角接觸軸承19安裝在軸承座17內(nèi)，其外圈分別通過軸承座17和轉(zhuǎn)向電機(jī)套筒 16定位，內(nèi)圈中安裝連接臂20，連接臂20通過其自身的凸臺和鎖緊螺帽18跟角接觸軸 承19內(nèi)圈固定。連接臂20下端跟車輪軸通過銷釘固連。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向電機(jī)10通過螺 釘安裝在轉(zhuǎn)向電機(jī)套筒16內(nèi)，其輸出軸跟連接臂20通過鍵連接。轉(zhuǎn)向時其動力通過連 接臂20傳送到前后車輪上。由于前后車輪接地點與轉(zhuǎn)向電機(jī)10輸出軸軸心延長線不相 交，所以在轉(zhuǎn)向時前后車輪接地點是繞前后轉(zhuǎn)向電機(jī)IO輸出軸軸心轉(zhuǎn)動的。轉(zhuǎn)向電機(jī)10自帶電磁制動器，在不需要轉(zhuǎn)向時電磁制動器制動。在普通粗糙路面行駛時，不使用電機(jī)21，讓前車架11和后車架12自由鉸接，直接 驅(qū)動四輪，轉(zhuǎn)向通過前輪l、后輪2聯(lián)動轉(zhuǎn)向。當(dāng)不需越障時，不使用電機(jī)21，讓前車架11和后車架12自由鉸接，這樣使得車輪 有良好的接地性能，可以保持車輪始終接地，這樣可以使得車的重力可以由四輪平均承 載，還可以獲得更大的地面附著力得以驅(qū)動。當(dāng)遇到比較高的障礙物時，可以通過電機(jī)21的輸出力矩在前輪1越障'時輔助以向上 的推力以提高越障的能力。當(dāng)車在斜坡上橫向行駛時，由于重力的原因，使得左輪3和右輪4中位于下邊的輪 子分擔(dān)的車輪重力要大于其余各輪，而上邊輪子分擔(dān)的重力要小于其他輪子。這樣重力 在各車輪上的分配不均勻，不能發(fā)揮電機(jī)的效率。由于轉(zhuǎn)向電機(jī)10軸線與地面交點與前 后輪接地點不重合，所以前后輪可以相對車架9改變布置方式。假設(shè)左輪3位于下方， 可以把后輪2轉(zhuǎn)向180度，從而使其接地點相對下移，這樣既可以減少左輪3分擔(dān)的重 力，又可以增加右輪4分擔(dān)的重力，于是使得各車輪分擔(dān)的重力盡可能的均衡，最大程 度上發(fā)揮驅(qū)動電機(jī)的效率。當(dāng)車在一邊路面容易枬塌的路況行駛時。由于本發(fā)明前后輪可以通過轉(zhuǎn)向相對車架9 改變布置方式。假設(shè)右邊路面容易坍塌，可以把后輪2轉(zhuǎn)向180度，從而使其接地點相 對右移，這樣使得原來的四輪三輒變?yōu)榱怂妮喫妮m，此時車的重心位于前輪l、后輪2、 左輪3各自接地點所組成的三角形中，這樣減輕了右輪4分擔(dān)的車的重力，從而較少了 右邊路面坍塌的可能性。即算是右邊路面坍塌，由于重心已經(jīng)相對左偏，所以車仍然能 保持平穩(wěn)行駛。當(dāng)車遇到不可逾越的障礙時，此車可以發(fā)揮其360度原地轉(zhuǎn)向的超強(qiáng)避障功能，原 地轉(zhuǎn)向時只需將前后輪轉(zhuǎn)向至各自輪軸線延長線通過車的重心，然后前輪1和后輪2差 速，左輪3和右輪4差速即可。
權(quán)利要求
1、一種前后車架主動可調(diào)的被動搖臂式菱形月球車移動系統(tǒng)，其特征在于它包括可轉(zhuǎn)動的車架(9)以及安裝于車架(9)上菱形布置的前輪(1)、后輪(2)、左輪(3)和右輪(4)，所述前輪(1)和后輪(2)分別通過前懸架系統(tǒng)(5)和后懸架系統(tǒng)(6)固定于車架(9)上，左輪(3)和右輪(4)分別通過左懸架系統(tǒng)(7)和右懸架系統(tǒng)(8)固定于車架(9)上，所述前懸架系統(tǒng)(5)和后懸架系統(tǒng)(6)均由連接機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)組成，所述車架(9)包括安裝有前輪(1)的前車架(11)和安裝有后輪的后車架(12)，后車架(12)的一端設(shè)有轉(zhuǎn)軸(13)，后車架(12)通過轉(zhuǎn)軸(13)與前車架(11)鉸接，所述轉(zhuǎn)軸(13)與電機(jī)(21)相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的前后車架主動可調(diào)的被動搖臂式菱形月球車移動系統(tǒng)，其 特征在于所述前車架(11)上設(shè)有限位軸承座(14)，后車架(12)的轉(zhuǎn)軸(13) —端 裝設(shè)有限位塊(15)并通過軸承與限位軸承座(14)定位，電機(jī)(21)安裝于另一端限 位軸承座(14)上，電機(jī)(21)輸出端與轉(zhuǎn)軸(13)固連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的前后車架主動可調(diào)的被動搖臂式菱形月球車移動系統(tǒng)， 其特征在于所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向電機(jī)(IO)，轉(zhuǎn)向電機(jī)(10)固定于轉(zhuǎn)向電機(jī)套筒(16) 內(nèi)，轉(zhuǎn)向電機(jī)(10)的輸出軸通過鍵與連接臂(20)上端相接，轉(zhuǎn)向力矩通過連接臂(20) 輸送到前輪(1)或后輪(2)上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的前后車架主動可調(diào)的被動搖臂式菱形月球車移動系統(tǒng)， 其特征在于所述連接機(jī)構(gòu)包括軸承座(17)、角接觸軸承(19)以及連接臂(20)，轉(zhuǎn) 向電機(jī)套筒(16)與連接機(jī)構(gòu)的軸承座(17)相連，角接觸軸承(19)安裝在軸承座(17) 內(nèi)，其外圈分別通過軸承座(17)和轉(zhuǎn)向電機(jī)套筒(16)定位，內(nèi)圈中安裝連接臂(20), 所述連接臂(20)通過其自身的凸臺和鎖緊螺帽(18)與角接觸軸承(19)內(nèi)圈相連， 連接臂(20)與前輪(1)或后輪(2)相連。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的前后車架主動可調(diào)的被動搖臂式菱形月球車移動系統(tǒng)，其 特征在于所述連接機(jī)構(gòu)包括軸承座(17)、角接觸軸承(19)以及連接臂(20)，轉(zhuǎn)向 電機(jī)套筒(16)與連接機(jī)構(gòu)的軸承座(17)相連，角接觸軸承(19)安裝在軸承座(17) 內(nèi)，其外圈分別通過軸承座(17)和轉(zhuǎn)向電機(jī)套筒(16)定位，內(nèi)圈中安裝連接臂(20)， 所述連接臂(20)通過其自身的凸臺和鎖緊螺帽(18)與角接觸軸承(19)內(nèi)圈相連，連接臂(20)與前輪(1)或后輪(2)相連。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的前后車架主動可調(diào)的被動搖臂式菱形月球車移動系統(tǒng)，其 特征在于所述前輪(1)或后輪(2)的接地點與轉(zhuǎn)向電機(jī)(10)輸出軸的軸心延長線 不相交。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的前后車架主動可調(diào)的被動搖臂式菱形月球車移動系統(tǒng)，其 特征在于所述前輪(1)或后輪(2)的接地點與轉(zhuǎn)向電機(jī)(10)輸出軸的軸心延長線 不相交。
全文摘要
一種前后車架主動可調(diào)的被動搖臂式菱形月球車移動系統(tǒng)，它包括可轉(zhuǎn)動的車架以及安裝于車架上菱形布置的前輪、后輪、左輪和右輪，所述前輪和后輪分別通過前懸架系統(tǒng)和后懸架系統(tǒng)固定于車架上，左輪和右輪分別通過左懸架系統(tǒng)和右懸架系統(tǒng)固定于車架上，所述前懸架系統(tǒng)和后懸架系統(tǒng)均由連接機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)組成，所述車架包括安裝有前輪的前車架和安裝有后輪的后車架，后車架的一端設(shè)有轉(zhuǎn)軸，后車架通過轉(zhuǎn)軸與前車架鉸接，所述轉(zhuǎn)軸與電機(jī)相連。本發(fā)明采用四輪三軸菱形底盤的新型結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、輕量化程度高、姿態(tài)調(diào)整方便、越野性能好、地形適應(yīng)能力強(qiáng)、可靠性高的優(yōu)點。
文檔編號B62D61/00GK101249852SQ20081003089
公開日2008年8月27日 申請日期2008年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月25日
發(fā)明者文桂林, 鐘志華 申請人:湖南大學(xué)